Dresselhaus etkisi - Dresselhaus effect

Dresselhaus etkisi bir olaydır katı hal fiziği olan spin-yörünge etkileşimi neden enerji bantları bölünmeye. Bu madde genellikle kristal içermeyen sistemler ters simetri . Etki Gen Dresselhaus, kocası almıştır Mildred Dresselhaus 1955 yılında bu bölme keşfetti.

Spin-yörünge etkileşimi olan göreceli arasındaki bağlantı elektrik alanı , bir tarafından üretilen iyon Çekirdekli ve göreceli hareketinden kaynaklanan dipol an elektron ve içsel manyetik dipol elektron için orantılı bir dönüş . Bir atomun, bağlantı zayıf ikiye bölünmüştür orbital enerji durumunu böler: spin bir durum yörünge alanına hizalanır ve bir anti-hizalanır. Katı olarak kristalin malzeme, kafes içinde iletim elektron hareketi nedeniyle arasındaki bağlantı için tamamlayıcı etki ile değiştirilmiş olabilir potansiyel kafesinin ve elektron dönüş. Kristalin madde değilse simetrik sentronükleer , potansiyel asimetri ters üzerinden bir dönüş yönelimi tercih bölmek için enerji bantları Spin hizalanmış ve anti-uyumlu alt-bantlar halinde.

Rashba spin-yörünge birleştirme benzer bir enerji bant bölme yer alır, ancak asimetri gelir ya da kütle asimetri tek eksenli kristaller (örneğin hekzagonal türü) ya da bir ara ya da yüzeyin inhomojenite. Dresselhaus ve Rashba etkileri bant bölme genellikle benzer gücü olan GaAs nano- .

Çinkoblend Hamilton

Olan malzemeler Çinkoblend yapısı olmayan centrosymmetric (yani, ters simetri yoktur) vardır. Bu kütle neden asimetri (BIA) zorlar pertürbatif Hamiltoniyeni tek tek güçlerini içeren doğrusal ivme . Kütle Dresselhaus Hamilton veya BIA terimi genellikle bu form olarak yazılır:

${\ Displaystyle H _ {\ rm {D}} \ propto p_ {x} (P_ {y} ^ {2} -p_ {z} ^ {2}) \ sigma _ {x} + p_ {y} (P_ { z} ^ {2} -p_ {x} ^ {2}) \ sigma _ {y} + p_ {z} (P_ {x} ^ {2} -p_ {y} ^ {2}) \ sigma _ { z}}$

burada , ve vardır Pauli matrisleri Spin ilişkili olarak elektron (burada azaltılmış Planck sabiti ) ve , ve momentum bileşenleri olan kristalografik yönlerde sırasıyla [100], [010] ve [001], .${\ Textstyle \ sigma _ {x}}$${\ Textstyle \ sigma _ {y}}$${\ Textstyle \ sigma _ {z}}$${\ Textstyle \ mathbf {S}}$${\ Textstyle \ mathbf {S} = {\ tfrac {1} {2}} \ HBar \ sigma}$${\ Textstyle \ HBar}$${\ Textstyle p_ {x}}$${\ Textstyle p_ {y}}$${\ Textstyle p_ {z}}$

2D tedavi ederken nano genişlik yönündeki burada veya [001] sonlu, Dresselhaus Hamilton lineer ve kübik terimi ayrılabilir. Lineer Dresselhaus Hamilton genellikle olarak yazılır ${\ Textstyle z}$${\ Textstyle H _ {\ rm {D}} ^ {(1)}}$

${\ Displaystyle H _ {\ rm {D}} ^ {(1)} = {\ frac {\ p} {\ HBar}} (\ sigma _ {x} p_ {x} - \ sigma _ {y} p_ { y})},$

burada bir kavrama sabittir. ${\ Textstyle \ p}$

Kübik Dresselhaus terim olarak yazılır ${\ Textstyle H _ {\ rm {D}} ^ {(3)}}$

${\ Displaystyle H _ {\ rm {D}} ^ {(3)} = - {\ frac {\ p} {\ HBar ^ {3}}} \ sol ({\ frac {d} {\ pi}} \ sağ) ^ {2} p_ {x} p_ {y} (P_ {y} \ sigma _ {x} -p_ {x} \ sigma _ {y})},$

burada malzeme genişliğidir. ${\ Textstyle d}$

Hamilton, genel olarak bir kombinasyonu kullanılarak elde edilir k · s pertürbasyon teorisi ile birlikte Kane modeli .

Ayrıca bakınız

• İnce elektronik yapı
• Elektrik dipol spin rezonans
• Spin-yörünge etkileşimi

Referanslar